Istraživači koje financira EU okrenuli su se vrućem zraku kako bi prevladali probleme ponude i potražnje s kojima se suočava solarna energija i olakšali prijelaz na čistu energiju.
SOLARNA ENERGIJA
Kako pohraniti energiju Sunca: Vrući zrak je rješenje problema
Čitanje članka:
4
min
Dok se svijet okreće održivim oblicima energije, jedan velik problem i dalje nije riješen: kako učinkovito skladištiti energiju? Tim istraživača koje financira EU proučava upotrebu komprimiranog zraka za skladištenje viška energije iz solarnih ploča.
Pilot-elektrana u centru za istraživanje solarne tehnologije Platforma Solar de Almería u južnoj Španjolskoj, predstavit će koncept pod nazivom solarna toplinska energija kao održivu i troškovno učinkovitu alternativu tradicionalnom skladištenju u baterijama.
Prikupljanjem i skladištenjem toplinske energije (topline), ovaj inovativni pristup osigurava pristup solarnoj energiji čak i kada Sunce ne sja i tako pomaže stabilizirati energetsku mrežu i ubrzati prijelaz Europe na čiste oblike energije.
POGLEDAJ VIDEO:
Pokretanje videa...
VIDEO
Ravnoteža ponude i potražnje
Profesor David Sánchez, stručnjak za energetske sustave na Sveučilištu u Sevilli u Španjolskoj, smatra da je glavni uzrok problema činjenica da povećanje instaliranog kapaciteta fotonaponskih ploča ne može omogućiti opskrbu energijom tijekom noći ili osigurati energiju u svakom trenutku.
U teoriji, Sunce daje dovoljno energije. Prema podacima Komisije, solarna energija već ima znatan udio u kombinaciji izvora energije u Europi te na temelju trenutačnih tržišnih trendova ima potencijal zadovoljiti do 20 % potražnje za električnom energijom u Europskoj uniji do 2040.
No solarne ploče proizvode električnu energiju kad je potražnja najmanja – sredinom dana. Navečer, nakon zalaska Sunca, potražnja za električnom energijom je na vrhuncu, ali solarna energija tada nije dostupna.
„Obnovljiva se energija gubi jer nemamo dovoljno kapaciteta za skladištenje”, rekao je Fritz Zaversky, istraživački inženjer u Nacionalnom centru za obnovljivu energiju u Španjolskoj.
Mehaničko skladištenje
Zaversky i Sánchez dio su četverogodišnje inicijative koju financira EU pod nazivom ASTERIx-CAESar za razvoj inovativne i visoko učinkovite solarne termoelektrane koja objedinjuje dva odvojena koncepta: koncentriranu solarnu energiju i skladištenje energije u obliku komprimiranog zraka.
„Skladištenje komprimiranog zraka nije novi koncept i već smo vidjeli njegovu primjenu na komercijalnoj razini”, rekao je Zaversky.
Trenutačno na svijetu rade tri elektrane za skladištenje energije u obliku komprimiranog zraka: u Njemačkoj, SAD-u i Kini. Također se istražuju i razvijaju i druge lokacije.
Skladištenje u obliku komprimiranog zraka iskorištava jeftini višak električne energije za komprimiranje zraka pri visokom tlaku. Komprimirani se zrak skladišti i zatim upotrebljava za pokretanje turbina za proizvodnju električne energije kada je to potrebno.
Za razliku od baterija, ove tehnologije ne ovise o ključnim sirovinama, koje se također upotrebljavaju u drugim tehnologijama temeljenim na baterijama, poput električnih automobila.
Osim toga, ako se za skladištenje mogu iskoristiti podzemni spremnici, kao što su špilje ili stari rudnici, to dodatno smanjuje troškove, objašnjava Sánchez. No postoji problem.
Problem fosilnih goriva
Komprimirani se zrak hladi tijekom skladištenja i potrebno ga je zagrijati prije upotrebe. Za to se uglavnom upotrebljavaju fosilna goriva, što smanjuje ekološke prednosti procesa.
„Koncept nije ugljično neutralan jer sagorijeva prirodni plin”, izjavio je Zaversky.
Kako bi riješio taj problem, tim koji radi na projektu ASTERIx-CAESar, koji čine energetski stručnjaci i znanstvenici iz osam zemalja EU-a, Švicarske i Ujedinjene Kraljevine, nastoji kombinirati skladištenje energije u obliku komprimiranog zraka s drugim oblikom obnovljive energije poznatom kao koncentrirana solarna energija.
„Koncentrirana solarna energija upotrebljava velik broj zrcala za usmjeravanje sunčeve svjetlosti u jednu točku, a ta se zrcala najčešće nalaze na vrhu tornja”, rekao je Zaversky.
U konvencionalnim koncentriranim solarnim elektranama proizvedena toplinska energija upotrebljava se za zagrijavanje tekućine, obično rastaljene soli, koja zatim djeluje kao skladište toplinske energije. Kad je potrebna električna energija, velika vrućina tekućine iskorištava se za proizvodnju pare i pokretanje turbina radi proizvodnje električne energije.
Međutim, Zaversky smatra da su konvencionalne solarne elektrane preskupe da bi mogle konkurirati drugim održivim oblicima energije. Istraživači stoga predlažu kombiniranje tehnologije koncentrirane solarne energije sa skladištenjem energije u obliku komprimiranog zraka, što omogućuje zagrijavanje komprimiranog zraka toplinom dobivenom od Sunca prije pokretanja turbine.
„Ovaj pristup iskorištava sunčevu toplinu umjesto prirodnog plina kako bismo postigli ugljičnu neutralnost energije u obliku komprimiranog zraka”, rekao je Zaversky.
Sustav koji razvijaju upotrebljava jeftinu obnovljivu električnu energiju za komprimiranje zraka i skladištenje tijekom dana, dok koncentrirana solarna energija opskrbljuje sustav za skladištenje toplinske energije.
Za vrijeme velike potražnje za električnom energijom, toplinska se energija upotrebljava za grijanje komprimiranog zraka koji se oslobađa i pokreće turbine.
Visoke temperature
Sánchez kaže da glavni izazov predstavlja razvoj tehnologije koja bi mogla pretvoriti koncentriranu solarnu energiju u toplinsku energiju na oko 800 °C i skladištiti je na jednako visokim temperaturama.
Kako objašnjava, to je bitno jer odgovara temperaturama na kojima sagorijeva prirodni plin. Usto, više temperature povećavaju izlaznu snagu i učinkovitost procesa.
U pilot-elektrani u Španjolskoj te će se ideje primijeniti u praksi. Nadogradit će se postojeći toranj za koncentriranu solarnu energiju dodavanjem kapaciteta za skladištenje energije u obliku komprimiranog zraka u visokotlačnim spremnicima kako bi se napravio hibridni sustav.
Tim želi pokazati da njihov hibridni koncept radi na manjoj razini. Zaversky vjeruje da će nakon toga biti potrebno razviti pokaznu elektranu na srednjoj razini. Ako se to pokaže uspješnim, tehnologija se može početi primjenjivati.
Učinkovitost solarne energije
Njihov je cilj napraviti visoko učinkovitu solarnu termoelektranu koja može osigurati opskrbu obnovljivom energijom 24 sata dnevno. Zahvaljujući dovoljnim skladišnim kapacitetima, moći će osigurati prijeko potrebnu stabilnost mreže i potaknuti prihvaćanje održivih oblika energije.
Predviđa se da će učinkovitost pretvorbe solarne u električnu energiju ovog sustava iznositi oko 40 %,što je dvostruko od učinkovitosti današnjih komercijalno dostupnih solarnih ploča, koje postižu učinkovitost od 15 do 24 %.
Zaversky ističe nekoliko lokacija u Europi gdje je ovaj koncept moguć, posebno u južnoj Europi u državama kao što su Francuska, Grčka, Italija i Španjolska.
„Grčki otoci izrazito su pogodni za ovu namjenu jer imaju dostupne velike količine solarne energije, a postoje lokacije gdje se komprimirani zrak može skladištiti ispod zemlje.”
Autor: Michael Allen
Istraživanja u ovom članku financira EU-ov program Obzor. Stavovi sugovornika ne odražavaju nužno stavove Europske komisije.
Više informacija:
Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
